अनुनाद-संवर्धित मल्टीफ़ोटोन आयनीकरण: Difference between revisions
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{{Use American English|date = April 2019}} | {{Use American English|date = April 2019}}[[File:REMPI Scheme.jpg|thumb|right|ξ00 पीएक्स|(2+1) रेम्बी]]अनुनाद-वर्धित मल्टी [[फोटोन]] [[आयनीकरण]] (REMPI) प्रविधि है जो परमाणुओं और छोटे [[अणु|अणुओं]] की [[स्पेक्ट्रोस्कोपी]] पर लागू होती है। व्यवहार में,उत्तेजित मध्यवर्ती अवस्था तक पहुँचने के लिए [[ट्यून करने योग्य लेजर]] का उपयोग किया जा सकता है। दो फोटॉन या अन्य मल्टीफ़ोटो [[अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी]] से जुड़े [[चयन नियम]] एकल फोटॉन संक्रमण के लिए चयन नियमों से अलग हैं। REMPI तकनीक में आमतौर पर एक इलेक्ट्रॉनिक रूप से उत्तेजित मध्यवर्ती अवस्था में एक गुंजयमान एकल या एकाधिक फोटॉन अवशोषण शामिल होता है, जिसके बाद एक अन्य फोटॉन होता है जो परमाणु या अणु को आयनित करता है। एक विशिष्ट मल्टीफ़ोटो संक्रमण को प्राप्त करने के लिए प्रकाश की तीव्रता आमतौर पर एकल फोटॉन फोटोअवशोषण को प्राप्त करने के लिए प्रकाश की तीव्रता से काफी बड़ी होती है। इस वजह से, बाद में एक फोटोअवशोषण की संभावना बहुत अधिक होती है। एक आयन और एक मुक्त इलेक्ट्रॉन का परिणाम होगा यदि फोटॉनों ने सिस्टम की आयनीकरण थ्रेशोल्ड ऊर्जा को पार करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान की है। कई मामलों में, REMPI स्पेक्ट्रोस्कोपिक जानकारी प्रदान करता है जो अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए अनुपलब्ध हो सकता है, उदाहरण के लिए अणुओं में [[घूर्णी स्पेक्ट्रोस्कोपी]] को इस तकनीक से आसानी से देखा जा सकता है। | ||
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REMPI आमतौर पर एक छोटी-मात्रा प्लाज्मा बनाने के लिए एक केंद्रित आवृत्ति ट्यून करने योग्य लेजर बीम द्वारा उत्पन्न होती है। आरईएमपीआई में, पहले एम फोटॉनों को एक साथ उत्तेजित अवस्था में लाने के लिए नमूने में एक परमाणु या अणु द्वारा अवशोषित किया जाता है। एक इलेक्ट्रॉन और आयन जोड़ी उत्पन्न करने के लिए अन्य n फोटॉनों को बाद में अवशोषित किया जाता है। तथाकथित m+n REMPI एक अरैखिक ऑप्टिकल प्रक्रिया है, जो केवल लेजर बीम के फोकस के भीतर ही हो सकती है। लेजर फोकल क्षेत्र के पास एक छोटी मात्रा में प्लाज्मा बनता है। यदि एम फोटोन की ऊर्जा किसी भी राज्य से मेल नहीं खाती है, तो एक ऊर्जा दोष ΔE के साथ एक ऑफ-रेजोनेंट संक्रमण हो सकता है, हालांकि, इलेक्ट्रॉन के उस स्थिति में रहने की संभावना बहुत कम है। बड़े विस्फोट के लिए, यह केवल Δt समय के दौरान वहां रहता है। अनिश्चितता सिद्धांत Δt के लिए संतुष्ट है, जहां ћ=h/2π और h प्लैंक स्थिरांक (6.6261×10^-34 J∙s) है। इस तरह के संक्रमण और अवस्थाओं को आभासी कहा जाता है, वास्तविक संक्रमणों के विपरीत लंबे जीवन काल वाले राज्यों में। वास्तविक संक्रमण संभाव्यता आभासी संक्रमण की तुलना में अधिक परिमाण के कई आदेश हैं, जिसे अनुनाद बढ़ाया प्रभाव कहा जाता है। | REMPI आमतौर पर एक छोटी-मात्रा प्लाज्मा बनाने के लिए एक केंद्रित आवृत्ति ट्यून करने योग्य लेजर बीम द्वारा उत्पन्न होती है। आरईएमपीआई में, पहले एम फोटॉनों को एक साथ उत्तेजित अवस्था में लाने के लिए नमूने में एक परमाणु या अणु द्वारा अवशोषित किया जाता है। एक इलेक्ट्रॉन और आयन जोड़ी उत्पन्न करने के लिए अन्य n फोटॉनों को बाद में अवशोषित किया जाता है। तथाकथित m+n REMPI एक अरैखिक ऑप्टिकल प्रक्रिया है, जो केवल लेजर बीम के फोकस के भीतर ही हो सकती है। लेजर फोकल क्षेत्र के पास एक छोटी मात्रा में प्लाज्मा बनता है। यदि एम फोटोन की ऊर्जा किसी भी राज्य से मेल नहीं खाती है, तो एक ऊर्जा दोष ΔE के साथ एक ऑफ-रेजोनेंट संक्रमण हो सकता है, हालांकि, इलेक्ट्रॉन के उस स्थिति में रहने की संभावना बहुत कम है। बड़े विस्फोट के लिए, यह केवल Δt समय के दौरान वहां रहता है। अनिश्चितता सिद्धांत Δt के लिए संतुष्ट है, जहां ћ=h/2π और h प्लैंक स्थिरांक (6.6261×10^-34 J∙s) है। इस तरह के संक्रमण और अवस्थाओं को आभासी कहा जाता है, वास्तविक संक्रमणों के विपरीत लंबे जीवन काल वाले राज्यों में। वास्तविक संक्रमण संभाव्यता आभासी संक्रमण की तुलना में अधिक परिमाण के कई आदेश हैं, जिसे अनुनाद बढ़ाया प्रभाव कहा जाता है। | ||
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अनुनाद-वर्धित मल्टी फोटोन आयनीकरण (REMPI) प्रविधि है जो परमाणुओं और छोटे अणुओं की स्पेक्ट्रोस्कोपी पर लागू होती है। व्यवहार में,उत्तेजित मध्यवर्ती अवस्था तक पहुँचने के लिए ट्यून करने योग्य लेजर का उपयोग किया जा सकता है। दो फोटॉन या अन्य मल्टीफ़ोटो अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी से जुड़े चयन नियम एकल फोटॉन संक्रमण के लिए चयन नियमों से अलग हैं। REMPI तकनीक में आमतौर पर एक इलेक्ट्रॉनिक रूप से उत्तेजित मध्यवर्ती अवस्था में एक गुंजयमान एकल या एकाधिक फोटॉन अवशोषण शामिल होता है, जिसके बाद एक अन्य फोटॉन होता है जो परमाणु या अणु को आयनित करता है। एक विशिष्ट मल्टीफ़ोटो संक्रमण को प्राप्त करने के लिए प्रकाश की तीव्रता आमतौर पर एकल फोटॉन फोटोअवशोषण को प्राप्त करने के लिए प्रकाश की तीव्रता से काफी बड़ी होती है। इस वजह से, बाद में एक फोटोअवशोषण की संभावना बहुत अधिक होती है। एक आयन और एक मुक्त इलेक्ट्रॉन का परिणाम होगा यदि फोटॉनों ने सिस्टम की आयनीकरण थ्रेशोल्ड ऊर्जा को पार करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान की है। कई मामलों में, REMPI स्पेक्ट्रोस्कोपिक जानकारी प्रदान करता है जो अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए अनुपलब्ध हो सकता है, उदाहरण के लिए अणुओं में घूर्णी स्पेक्ट्रोस्कोपी को इस तकनीक से आसानी से देखा जा सकता है।
REMPI आमतौर पर एक छोटी-मात्रा प्लाज्मा बनाने के लिए एक केंद्रित आवृत्ति ट्यून करने योग्य लेजर बीम द्वारा उत्पन्न होती है। आरईएमपीआई में, पहले एम फोटॉनों को एक साथ उत्तेजित अवस्था में लाने के लिए नमूने में एक परमाणु या अणु द्वारा अवशोषित किया जाता है। एक इलेक्ट्रॉन और आयन जोड़ी उत्पन्न करने के लिए अन्य n फोटॉनों को बाद में अवशोषित किया जाता है। तथाकथित m+n REMPI एक अरैखिक ऑप्टिकल प्रक्रिया है, जो केवल लेजर बीम के फोकस के भीतर ही हो सकती है। लेजर फोकल क्षेत्र के पास एक छोटी मात्रा में प्लाज्मा बनता है। यदि एम फोटोन की ऊर्जा किसी भी राज्य से मेल नहीं खाती है, तो एक ऊर्जा दोष ΔE के साथ एक ऑफ-रेजोनेंट संक्रमण हो सकता है, हालांकि, इलेक्ट्रॉन के उस स्थिति में रहने की संभावना बहुत कम है। बड़े विस्फोट के लिए, यह केवल Δt समय के दौरान वहां रहता है। अनिश्चितता सिद्धांत Δt के लिए संतुष्ट है, जहां ћ=h/2π और h प्लैंक स्थिरांक (6.6261×10^-34 J∙s) है। इस तरह के संक्रमण और अवस्थाओं को आभासी कहा जाता है, वास्तविक संक्रमणों के विपरीत लंबे जीवन काल वाले राज्यों में। वास्तविक संक्रमण संभाव्यता आभासी संक्रमण की तुलना में अधिक परिमाण के कई आदेश हैं, जिसे अनुनाद बढ़ाया प्रभाव कहा जाता है।
रिडबर्ग राज्य
उच्च फोटॉन तीव्रता प्रयोगों में फोटॉन ऊर्जा के पूर्णांक गुणकों के अवशोषण के साथ मल्टीफोटोन प्रक्रियाएं शामिल हो सकती हैं। ऐसे प्रयोगों में जिनमें मल्टीफोटोन अनुनाद शामिल होता है, मध्यवर्ती अक्सर एक निम्न-स्तरीय Rydberg अवस्था होती है, और अंतिम अवस्था अक्सर एक आयन होती है। प्रणाली की प्रारंभिक अवस्था, फोटॉन ऊर्जा, कोणीय गति और अन्य चयन नियम मध्यवर्ती अवस्था की प्रकृति को निर्धारित करने में मदद कर सकते हैं। अनुनाद-वर्धित मल्टीफोटोन आयनीकरण स्पेक्ट्रोस्कोपी (REMPI) में इस दृष्टिकोण का उपयोग किया जाता है। तकनीक परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपी और आण्विक स्पेक्ट्रोस्कोपी दोनों में व्यापक उपयोग में है। REMPI तकनीक का एक फायदा यह है कि आयनों का पता लगभग पूरी दक्षता और यहां तक कि उड़ान के समय के साथ लगाया जा सकता है। इन प्रयोगों में मुक्त फोटोइलेक्ट्रॉन की ऊर्जा को देखने के लिए प्रयोग करके अतिरिक्त जानकारी प्राप्त करना भी संभव है।
माइक्रोवेव का पता लगाना
REMPI- प्रेरित प्लाज्मा फिलामेंट्स से इन-फेज सुसंगत माइक्रोवेव स्कैटरिंग में उच्च स्थानिक और लौकिक रिज़ॉल्यूशन माप प्राप्त करने की क्षमता प्रदर्शित की गई है, जो भौतिक जांच या इलेक्ट्रोड के उपयोग के बिना संवेदनशील गैर-दखल देने वाले निदान और एकाग्रता प्रोफाइल के सटीक निर्धारण की अनुमति देता है। यह आर्गन, क्सीनन, नाइट्रिक ऑक्साइड, कार्बन मोनोऑक्साइड, परमाणु ऑक्सीजन, और मिथाइल रेडिकल्स जैसी प्रजातियों का पता लगाने के लिए संलग्न कोशिकाओं, खुली हवा और वायुमंडलीय लपटों के भीतर दोनों के लिए लागू किया गया है।[1][2][non-primary source needed] माइक्रोवेव का पता लगाना होमोडाइन या हेटेरोडाइन प्रौद्योगिकियों पर आधारित है। वे शोर को दबाने और उप-नैनोसेकंद प्लाज्मा पीढ़ी और विकास का पालन करके पहचान संवेदनशीलता में काफी वृद्धि कर सकते हैं। होमोडाइन डिटेक्शन विधि दो के उत्पाद के लिए आनुपातिक संकेत उत्पन्न करने के लिए अपने स्वयं के स्रोत के साथ पता लगाए गए माइक्रोवेव विद्युत क्षेत्र को मिलाती है। सिग्नल फ्रीक्वेंसी को दस गीगाहर्ट्ज़ से नीचे एक गीगाहर्ट्ज़ में परिवर्तित किया जाता है ताकि सिग्नल को बढ़ाया जा सके और मानक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के साथ देखा जा सके। होमोडाइन डिटेक्शन विधि से जुड़ी उच्च संवेदनशीलता, माइक्रोवेव व्यवस्था में पृष्ठभूमि शोर की कमी, और लेजर पल्स के साथ सिंक्रोनस डिटेक्शन इलेक्ट्रॉनिक्स की टाइम गेटिंग की क्षमता के कारण मिलिवाट माइक्रोवेव स्रोतों के साथ भी बहुत उच्च एसएनआर संभव हैं। ये उच्च एसएनआर उप-नैनोसेकंद समय के पैमाने पर माइक्रोवेव सिग्नल के अस्थायी व्यवहार का पालन करने की अनुमति देते हैं। इस प्रकार प्लाज्मा के भीतर इलेक्ट्रॉनों का जीवनकाल दर्ज किया जा सकता है। माइक्रोवेव परिसंचारी का उपयोग करके, एक एकल माइक्रोवेव हॉर्न ट्रांसीवर बनाया गया है, जो प्रयोगात्मक सेटअप को काफी सरल करता है।
माइक्रोवेव क्षेत्र में जांच के ऑप्टिकल पहचान पर कई फायदे हैं। होमोडाइन या हेटेरोडाइन तकनीकों का उपयोग करके, शक्ति के बजाय विद्युत क्षेत्र का पता लगाया जा सकता है, इसलिए बेहतर शोर अस्वीकृति प्राप्त की जा सकती है। ऑप्टिकल हेटेरोडाइन तकनीकों के विपरीत, संदर्भ का कोई संरेखण या मोड मिलान आवश्यक नहीं है। माइक्रोवेव की लंबी तरंग दैर्ध्य लेजर फोकल वॉल्यूम में प्लाज्मा से प्रभावी बिंदु सुसंगत बिखरने की ओर ले जाती है, इसलिए चरण मिलान महत्वहीन है और पिछड़ी दिशा में बिखराव मजबूत है। एक ही इलेक्ट्रॉन से कई माइक्रोवेव फोटॉनों को प्रकीर्णित किया जा सकता है, इसलिए माइक्रोवेव ट्रांसमीटर की शक्ति को बढ़ाकर प्रकीर्णन के आयाम को बढ़ाया जा सकता है। माइक्रोवेव फोटॉनों की कम ऊर्जा दृश्य क्षेत्र की तुलना में प्रति यूनिट ऊर्जा के हजारों अधिक फोटॉन से मेल खाती है, इसलिए शॉट शोर काफी कम हो जाता है। ट्रेस प्रजाति डायग्नोस्टिक्स की कमजोर आयनीकरण विशेषता के लिए, मापा विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों की संख्या का एक रैखिक कार्य है जो ट्रेस प्रजातियों की एकाग्रता के सीधे आनुपातिक है। इसके अलावा, माइक्रोवेव वर्णक्रमीय क्षेत्र में बहुत कम सौर या अन्य प्राकृतिक पृष्ठभूमि विकिरण होता है।
यह भी देखें
- रिडबर्ग आयनीकरण स्पेक्ट्रोस्कोपी
- लेजर-प्रेरित प्रतिदीप्ति (एलआईएफ) के साथ तुलना करें
संदर्भ
- ↑ Zhili Zhang, Mikhail N. Shneider, Sohail H. Zaidi, Richard B. Miles, "Experiments on Microwave Scattering of REMPI in Argon, Xenon and Nitric Oxide", AIAA 2007-4375, Miami, FL
- ↑ Dogariu, A. ; Michael, J. ; Stockman, E. ; Miles, R., “Atomic oxygen detection using radar REMPI,” in The Conference on Lasers and Electro‐Optics (CLEO)/The International Quantum Electronics Conference (IQEC) (Optical Society of America, Washington, DC, 2009)
